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[摘 要]超大深径比深小孔的加工一直是制造行业的难题，深径比超过20的深小孔加工更加困难，尤其是直径小于3 mm的深小孔，电火花深小孔加工是其中比较成熟的一种加工方法。本文通过进行一些列的试验，阐述了进行电加工深孔的可行性，同时通过试验初步掌握了试验参数，使电加工深小孔并且保证一定的技术条件成为可能。
[关键词]电加工 深孔 电极 间隙
中图分类号：U29 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0273-01
1 引言
目前，很多喷嘴类零件的进油孔的长径比都超过20（属于深孔范围），而出油孔孔径都比较小（一般在φ1-φ3左右）。在一般车床或钻床上加工深孔时，往往出现钻头打飘和磨损较快的现象；使用钻削方法加工小孔时，小钻头又容易折断。在进行枪钻进行深孔加工时，由于受到孔径限制，最小的枪钻直径是φ1.5，于是电火花打孔便成了一种普通的加工小孔和深孔的替代方法。但采用电火花加工孔时，在加工表面形成一层硬化层，表面粗糙度差，且电火花加工深孔时也常出现孔径带锥度现象，需要对电火花加工的孔进行研磨，以提高其表面质量。为解决电火花加工带来的问题，特进行加工工艺方面的研究
2 试验
零件材料：1Cr11Ni2W2MoV
深孔总长：23.5mm（图1）
本次主要对电火花加工工艺方案进行试验研究，以期检验并完善改进电加工方案。增加小孔加工的深径比、提高加工孔的直线度、降低粗糙度、改善排屑。使电加工进行深小孔加工的工艺方案可行，并且针对只能通过目视进行对中打孔的加工定位方法进行改进，使设备可以自动找正打孔，最终保证设备可以加工φ1的小孔，加工深度在20mm以上，并且使孔出入口的圆柱度达到0.3以内。
针对深小孔加工的特殊要求，基于提高孔的加工精度、降低电极损耗，兼顾加工效率的思路，铬铜合金是最佳选择； 综合考虑到加工精度及电极成本，本次实验选用常见的黄铜电极。
本次采用苏州中特机电科技有限公司的ZT-018A数控电火花小孔加工机进行加工，该设备可以针对不锈钢、淬火钢、硬质合金、铜、铝等各种导电材料进行工件上的深小孔加工，加工孔径在φ0.4-φ3.2mm之间。
原有的数控电火花小孔加工机只有一个平面圆形工作台，没有定位系统，通过对装夹方式的探索，确定了利用工作台的圆心有一个圆形的中心孔，可以通过该孔进行装夹基准的确定，根据零件的结构，完全可以通过使用一个小型卡盘与设备连接，进行间接的定位，连接方式如图2：
电火花加工的原理是基于工件电极和工具电极之间产生脉冲性火花放电时的电蚀现象来去除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。要通过电蚀现象达到金属蚀除的目的，必须具备下列基本条件：
A、必须使工件电极和工具电极之间经常保持一定的小的放电间隙，若间隙过大，极间电压不能击穿极间介质形成火花放电；若间隙过小，易短路，同样也不会产生火花放电。
B、电火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需要停歇一段时间，放电延续时间一般为1～1000μs，停歇约50～100μs。这样才能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分，把每一次的放电蚀除点分别局限在很小的范围内.
C、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，它们必须具有较高的绝缘强度以利于产生脉冲性的火花放电。同时，液体介质还能把火花加工过程中产生的碎屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去，并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。
D、采用中空管状电极，通高压液冲走加工屑，高压流动的工作液在小孔孔壁上流出孔外，使工具电极管“悬浮”在孔心，不易产生短路，可加工出直线度和圆度。
经过对电加工试验原理和电加工过程的分析，形成以上问题的主要原因是由于孔外部导向的自身局限，当加工深度超过一定比例时，孔开始变弯曲或呈现喇叭口，效率降低，加工难以继续。原因是随着加工的继续，孔深加大，管电极悬臂长度增大，管电极的刚度不足，在压力介质的流动下出现振动和抖动。可见，要提高加工的深度及精度，仅仅依靠孔外部导向无法实现，需要采取新的方法和措施，深小孔加工才能有新的突破。
关于加工后的孔出现金属芯问题，我们进行了空运转程序的试验，将加工完的零件直接用电极顺着原有的孔，直接再加工2遍，有效地解决了金属芯的问题。
关于深孔锥度过大问题，欲使细小管电极的工作部分的刚度与加工深度无关，必须利用已加工孔支撑管电极。利用已加工孔璧面作为导向面无疑是最佳选择。要利用已加工的孔壁导向电极，必须解决以下问题： a） 电极与工件之间的绝缘；b） 熔渣的排除； c） 火花液的循环； d） 耐磨的绝缘层。在考虑了深小孔电火花加工无宏观作用力等特点 ，所以必须选取一种绝缘材料实现深小孔加工电极的孔内自导向。由于现场试验材料有限，主要采用的方法就是利用液体材料对电极表面进行涂覆，以形成绝缘层，同时进行支撑，目前现有材料比较少，暂时采用了液体胶，待完全干燥后对零件再进行加工，从孔径上来看，取得了一定效果，将出入口的直径差控制到了0.3mm以內，有了进一步的提高。
[关键词]电加工 深孔 电极 间隙
中图分类号：U29 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0273-01
1 引言
目前，很多喷嘴类零件的进油孔的长径比都超过20（属于深孔范围），而出油孔孔径都比较小（一般在φ1-φ3左右）。在一般车床或钻床上加工深孔时，往往出现钻头打飘和磨损较快的现象；使用钻削方法加工小孔时，小钻头又容易折断。在进行枪钻进行深孔加工时，由于受到孔径限制，最小的枪钻直径是φ1.5，于是电火花打孔便成了一种普通的加工小孔和深孔的替代方法。但采用电火花加工孔时，在加工表面形成一层硬化层，表面粗糙度差，且电火花加工深孔时也常出现孔径带锥度现象，需要对电火花加工的孔进行研磨，以提高其表面质量。为解决电火花加工带来的问题，特进行加工工艺方面的研究
2 试验
零件材料：1Cr11Ni2W2MoV
深孔总长：23.5mm（图1）
本次主要对电火花加工工艺方案进行试验研究，以期检验并完善改进电加工方案。增加小孔加工的深径比、提高加工孔的直线度、降低粗糙度、改善排屑。使电加工进行深小孔加工的工艺方案可行，并且针对只能通过目视进行对中打孔的加工定位方法进行改进，使设备可以自动找正打孔，最终保证设备可以加工φ1的小孔，加工深度在20mm以上，并且使孔出入口的圆柱度达到0.3以内。
针对深小孔加工的特殊要求，基于提高孔的加工精度、降低电极损耗，兼顾加工效率的思路，铬铜合金是最佳选择； 综合考虑到加工精度及电极成本，本次实验选用常见的黄铜电极。
本次采用苏州中特机电科技有限公司的ZT-018A数控电火花小孔加工机进行加工，该设备可以针对不锈钢、淬火钢、硬质合金、铜、铝等各种导电材料进行工件上的深小孔加工，加工孔径在φ0.4-φ3.2mm之间。
原有的数控电火花小孔加工机只有一个平面圆形工作台，没有定位系统，通过对装夹方式的探索，确定了利用工作台的圆心有一个圆形的中心孔，可以通过该孔进行装夹基准的确定，根据零件的结构，完全可以通过使用一个小型卡盘与设备连接，进行间接的定位，连接方式如图2：
电火花加工的原理是基于工件电极和工具电极之间产生脉冲性火花放电时的电蚀现象来去除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。要通过电蚀现象达到金属蚀除的目的，必须具备下列基本条件：
A、必须使工件电极和工具电极之间经常保持一定的小的放电间隙，若间隙过大，极间电压不能击穿极间介质形成火花放电；若间隙过小，易短路，同样也不会产生火花放电。
B、电火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需要停歇一段时间，放电延续时间一般为1～1000μs，停歇约50～100μs。这样才能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分，把每一次的放电蚀除点分别局限在很小的范围内.
C、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液或去离子水等。液体介质又称工作液，它们必须具有较高的绝缘强度以利于产生脉冲性的火花放电。同时，液体介质还能把火花加工过程中产生的碎屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去，并且对电极和工件表面有较好的冷却作用。
D、采用中空管状电极，通高压液冲走加工屑，高压流动的工作液在小孔孔壁上流出孔外，使工具电极管“悬浮”在孔心，不易产生短路，可加工出直线度和圆度。
经过对电加工试验原理和电加工过程的分析，形成以上问题的主要原因是由于孔外部导向的自身局限，当加工深度超过一定比例时，孔开始变弯曲或呈现喇叭口，效率降低，加工难以继续。原因是随着加工的继续，孔深加大，管电极悬臂长度增大，管电极的刚度不足，在压力介质的流动下出现振动和抖动。可见，要提高加工的深度及精度，仅仅依靠孔外部导向无法实现，需要采取新的方法和措施，深小孔加工才能有新的突破。
关于加工后的孔出现金属芯问题，我们进行了空运转程序的试验，将加工完的零件直接用电极顺着原有的孔，直接再加工2遍，有效地解决了金属芯的问题。
关于深孔锥度过大问题，欲使细小管电极的工作部分的刚度与加工深度无关，必须利用已加工孔支撑管电极。利用已加工孔璧面作为导向面无疑是最佳选择。要利用已加工的孔壁导向电极，必须解决以下问题： a） 电极与工件之间的绝缘；b） 熔渣的排除； c） 火花液的循环； d） 耐磨的绝缘层。在考虑了深小孔电火花加工无宏观作用力等特点 ，所以必须选取一种绝缘材料实现深小孔加工电极的孔内自导向。由于现场试验材料有限，主要采用的方法就是利用液体材料对电极表面进行涂覆，以形成绝缘层，同时进行支撑，目前现有材料比较少，暂时采用了液体胶，待完全干燥后对零件再进行加工，从孔径上来看，取得了一定效果，将出入口的直径差控制到了0.3mm以內，有了进一步的提高。